基于动网格对风力机尾流的数值模拟

为了更真实地分析风机尾流流场,尽量减小尾流影响,提高风电场输出功率及效益,提出一种利用动网格技术进行风场优化的新方法。针对1.5 MW风力机叶片旋转区域进行动态网格化求整个流道内的尾流场,同时利用CFD方法与致动盘理论相结合的方法对单个风力机远尾迹区的流动状况进行数值模拟。利用两种计算方法对单台风力机的尾流区域进行计算,获得单台风力机尾流中风轮中心的轴向速度分布及风力机下游不同位置处的流场分布,并与改进Jenson模型结果进行对比分析,表明该动网格方法能较好地捕捉尾流的流场特性,由于新的尾流计算模型考虑叶片真实旋转对尾流影响,准确捕捉风机尾流中产生大小不同尾漩涡,合理捕捉尾流恢复率及尾流半径的变化规律,因此可作为工程开发有效工具,为分析风机尾流流场及风电场风机布置提供一定参考。     

基于二维代理模型的风力机尾流计算和风电场布局优化

针对现有风力机尾流采用计算流体力学方法（CFD）进行数值模拟遇到的网格数量多、计算资源需求大的问题,提出采用二维代理模型的风力机尾流数值模拟方法,并将此代理模型运用于风电场的布局优化中。首先对单台风力机的尾流进行数值模拟研究,并根据现场实测数据对模拟结果进行检验;其次将代理模型运用于多台风力机的风电场模拟中,分析风力机在不同来流风向角下尾流效应情况。最后结合风速风向玫瑰图计算多台等距矩形布置的风电场的年发电量,分析风电场与N（北）方向的夹角与风电场年发电量的关系。仿真表明：现场实测数据和模拟数据相关程度高且误差较小,验证了二维代理模型的可行性和计算结果的准确性。风电场与N（北）方向的夹角在0°～40°范围内时,夹角大于0°时的风电场年发电量均大于夹角等于0°时的年发电量;风电场布局优化时选择合适的风电场与N（北）方向的夹角有利于提高风电场的年发电量,提高经济效益。     

风剪切下风力机组俯仰控制策略研究

为增加风电场总输出功率,采用大涡模拟(LES)方法,利用致动线法(ALM),基于开源CFD软件OpenFOAM对风剪切下的风力机组4种风轮俯仰工况进行数值模拟,对比每种工况下的风电场总输出功率,并结合流场参数分析输出功率存在差别的内在原因。结果表明:风电场上游风力机尾迹可对下游风力机性能产生严重影响;风轮俯仰角增加时,风电场上游风力机输出功率先增后减,下游风力机输出功率持续增加;仰角为9°时风电场总输出功率比无俯仰控制策略时提升393982.25 W。     

水平轴风力机多机组阵列的数值模拟

利用FLUENT软件对4台额定功率为1.2 MW的水平轴风力机分别在顺列和错列布置方式下及不同入流角情况下进行数值模拟,结合叶轮尾流理论分析转动叶片与塔架之间以及上游两机组间的尾流相互干扰对下游风力机输出功率的影响。结果表明:多机组风力机错列布置时上游风力机尾流对下游风力机功率的输出影响更小。在错列布置中,入流角为15°时上游风力机尾流对下游风力机的影响最小,同时下游风力机的输出功率较大,与其额定功率相比相对误差较小。合理的偏航角有利于下游风力机输出功率的提高,即提高整个风场效率。     

动态风工况下复杂地形风电场流场多尺度仿真

首先在秒级风速数据的基础上构建动态风速函数模拟真实风速工况,同时基于高程数据构建某真实复杂地形的三维结构图。基于格子玻尔兹曼方法并结合自适应格子排布,对复杂地形风电场非定常流场进行数值计算,得到该风电场的风资源分布。之后在典型位置布置2台2 MW风力发电机,考虑真实风力机叶片的动态旋转计算风力机及真实复杂地形在动态风工况下的流场。研究实际复杂地形和动态风速下风电场的风速分布及尾流结构演变规律。结果表明：该方法可实现对复杂地形在动态来流风速作用下的风资源分布预测,并考虑风力机小尺度尾流结构实现对真实风电场流场的多尺度仿真。     

基于对称山丘地形与风力机耦合的流场数值模拟研究

复杂地形与风力机耦合诱导的流场较平坦地形下的风场流动特性更为复杂。基于致动盘理论和RANS方法,文章针对对称山丘地形与单台风力机间诱导流场的耦合作用,选取对称山丘地形的迎风山脚、迎风面、迎风半山坡、山顶以及背风半山坡5种布机方案进行研究。通过分析上述5种方案下所对应的风力机尾流区不同距离的轮毂高度处的径向风速与湍流强度的分布,以及山丘绕流与风力机尾流特性的相互影响,分析不同排布方案的影响,为复杂地形风电场尾流研究与风力机排布提供理论支持。     

风电场湍流积分长度演变实验研究

实验研究5×3对齐式排布的风电场湍流积分长度(Λ)的演变规律,主流向和展向机组间距分别为10倍和2.5倍风力机直径(dT)。采用一维热线测速仪获得风电场不同位置的高分辨率流场数据。分析结果表明,Λ在水平面上呈近似对称分布,而在竖直方向上由于受边界层影响呈非对称分布。受旋转风力机的影响,Λ在风力机后方发生剧烈的衰减,而随着外部流场大尺度湍流微团的不断渗入,Λ随下游距离的增加逐步恢复。特别地,从第3排风力机尾流开始,风电场流场基本呈现稳定平衡状态,下游风力机前端位置的Λ约为整个风电场来流湍流积分长度的60%。在风电场上方约0.5 dT以上高度的流场结构受风电场影响较小。     

基于致动线和大涡模拟的不同入流风况下的风力机尾流特性研究

风力机的尾流效应是风电场规划与设计中需要考虑的重要因素之一,准确评估风电场的尾流效应对于风电场微观选址、保障机组运行安全、提高风电场经济效益有着重要的意义。文章以NREL 5 MW风力机为对象,基于致动线和大涡模拟方法,研究其在均匀入流和切变入流等不同风况下风力机的尾流特性,入流风况分别为在不同风速下的均匀大气入流和在不同地表粗糙度情况下的切变大气入流。研究结果表明:入流风速增大,尾流区螺旋状叶尖涡的涡间距增大,尾流速度恢复的距离越长;地表粗糙度长度增加,在塔筒竖直方向内相同高度对应的风速减小,导致塔筒产生的阻力减小,风力机塔筒形成的涡更容易发生脱落和破裂,进而导致脱落涡的涡量值增加。研究结果有助于准确地理解风力机尾流发展变化规律,为风电场微观选址、风力机功率预测等工作提供理论支持。     

垂直轴风力机动态流场及其气动性能分析

垂直轴风力机气动性能研究是风力机设计、实验的重要部分,对其运动状态下的流场进行分析是观测垂直轴风力机性能重要环节.基于NACA0012对称翼型,建立二维几何模型并进行模拟计算.采用k-ωSST湍流模型及滑移网格技术,通过CFD软件数值计算得到达里厄型直叶片垂直轴风力机运行时周边流场分布情况.通过比较不同方位角下流场涡量以及升、阻力系数得出:在方位角为105°附近时,翼型下表面产生流动分离,并导致失速;下风区翼型运行的流场由于受到上风区尾流的影响,翼型周围没有产生明显的流动分离.     

基于致动盘的潮流能水轮机尾流场研究

相比于三维CFD叶片真实模拟,致动盘方法将水轮机简化为流场中分布有作用力的核心区域,所需网格大大降低,节省了计算资源和计算时间。文章介绍了一种精度适中、计算成本较低的潮流能水轮机CFD致动盘数值模拟模型,将动量理论与CFD方法相结合,通过致动盘来模拟水轮机对流场的作用,通过求解Navier-Stokes方程获得尾流场。对比基于致动盘理论的数值模拟结果与真实水轮机的水槽实验数据,结果表明,致动盘数值模拟在远尾流处的结果比近尾流处更加接近实验值,致动盘方法很容易捕捉到远尾流的流场情况。研究结果可为潮流能大规模利用的数值模拟提供依据和参考。     

外部环境对风电机组性能影响分析

以1.5 MW风电机组叶片为模型,通过叶片数据采集和实验分析的方法,对外部环境对风电机组性能影响进行分析.通过Bladed软件对风电机组叶片进行仿真,研究结果表明:温度和高度的变化对空气密度和空气黏度的变化有一定影响,空气密度的变化引起升阻比变化,空气黏度的变化则主要引起雷诺数的变化,两者共同对风电机组的气动性产生影响...     

碱金属热电转换器(AMTEC)的电极极化过程分析

从电化学动力学的角度，对碱金属热电转换器的电极极化过程及对其特性的影响进行了讨论。分析认为，阳极极化过电压对碱金属热电转换器输出电压的影响比阴极极化过电压要小得多。影响阴极过电压的因素很多，除电极电流密度的大小外，电极反应本身的性质、BASE本身的性质、电极反应所依附的电极多孔薄膜材料的性质、电极多孔薄膜的形貌等都会对其大小产生影响。选择合适的电极材料，优化电极多孔薄膜的制备工艺，对改善AMTEC的电特性将是十分重要的。     

ON A METHOD OF SOLUTION OF MIXED BOUNDARY-VALUE PROBLEMS OF THERMOELASTICITY

A method is presented that enables thermal crack and contact problems to be reduced in a simple way to those of the isothermal case and pertinent solutions to be obtained. The method is valid for elastic space or semispace and for a layer that is isotropic or transversally isotropic. Illustrative examples are given for axially symmetric cases.     

生物质水热法催化液化的实验研究

选用常见废生物质木屑为原料,以分步离子交换法制备的Ni、Fe金属改性分子筛为液化催化剂,在高温高压反应釜中进行水热法催化液化的实验研究.运用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对催化剂的性质进行表征,重点考察催化剂对生物质液化行为的影响.在280℃、10min条件下的实验结果表明催化剂能有效促进生物质的低温水热法液化,以NiHZSM-5为催化剂可使木屑催化液化的总产率由20.69%提高到31.36%,且增加的产量中有机水溶物占93.92%,说明NiHZSM-5催化剂可以选择性催化液化生物质.     

THE FUNDAMENTAL SOLUTION OF THE OSCILLATION EQUATIONS OF THE THERMOELASTICITY THEORY OF MIXTURE OF TWO ELASTIC SOLIDS

By means of elementary functions, the fundamental solution of equations of the thermoelasticity of the steady oscillations for a mixture of two elastic solids is constructed, and basic properties are established.     

FUNDAMENTAL SOLUTIONS OF THE EQUATIONS OF THE THEORY OF THERMOELASTICITY WITH MICROTEMPERATURES

By means of elementary functions, the fundamental solutions of the equations of the equlibrium and steady oscillations of the theory of thermoelasticity with microtemperatures are constructed, and basic properties are established.     

管簇结构腔体式吸收器热性能的数值分析

讨论了一种新型管的管簇结构腔体式吸收器，基于网络法建立了确定各种热流的控制方程及总热阻并给出集热器及各主要部件的效率定义式，最后对热性能进行了详细的数值分析。     

STABILITY OF MOTIONS OF THERMOELASTIC FLUIDS

It is shown that the second law of thermodynamics induces uniqueness and continuous dependence upon initial-state and supply terms of smooth thermodynamic processes of thermoelastic fluids within the broader class of thermodynamic processes with shock waves.     

级联H桥光伏逆变器开关管开路故障诊断

多电平逆变器包含大量的半导体开关,以级联H桥光伏逆变器为例,针对开关管开路故障提出一种快速故障诊断和处理方法。在载波的顶端或底端采样每个H桥模块的输出电压,将其作为判断开关管开路故障的判据。诊断完成后,采取相应的措施降低故障程度。该方法可在一个载波周期内完成故障开关管的精确定位。实验结果验证了该方法的有效性。     

有机层厚度对OLED性能的影响

采用真空蒸发的方法制备出玻璃衬底ITO／TPD／Alq／A1结构的有机发光器件(OLED)。改变有机层的厚度, 比较不同厚度下OLED的各项性能的差异,包括工作电压,发光效率。实验发现无论增大空穴传输层TPD的厚度 抑或是发光层Alq的厚度都会增大器件的工作电压。发光层Alq厚度的增大还能引起发光效率的增大,而TPD厚 度的增大对发光效率的影响则是复杂的。对于上述现象用隧穿理论以及直带模型进行了解释。对制备高亮度, 高效率低损耗的OLED具有指导意义。